Введение к работе
Актуальность работы. Согласно статистическим данным, средний износ локомотивов, эксплуатирующихся на железных дорогах России, достиг критической отметки 73 %. Известно, что за 30 – 40 лет службы локомотива затраты на его техническое обслуживание, ремонт и модернизацию в 6 – 7 раз превышают первоначальную стоимость локомотива. К сожалению, на большинстве находящихся в эксплуатации локомотивах недостаточно развита система диагностирования электрооборудования, хотя на неисправности электрической части приходится около 40% поломок локомотивов. Все вышеперечисленное приводит к длительным задержкам движения поездов, сопровождающимися значительными финансовыми потерям для ОАО “Российские железные дороги” (ОАО “РЖД”).
Повышение эффективности процесса наладки электрооборудования (ЭО) локомотивов, улучшение качества и сокращение сроков наладки ЭО невозможно без совершенствования методов управления технологическим процессом контроля и наладки.
Под технологическим процессом наладки понимается необходимая последовательность действий персонала, с помощью которых производится доводка состояния оборудования до соответствия паспортным требованиям. Наладочные работы представляют собой совокупность операций по диагностированию, устранению возможных неисправностей и настройке отдельных элементов оборудования, а также всего комплекса в целом.
Совершенствование методов технической диагностики в значительной степени поможет сократить потери от внезапных отказов ЭО локомотивов. Методические основы исследований в области технического диагностирования заложены в работах Д.Вуда, Д.В.Гаскарова, Б.Гласса, Р.Джонсона, В.В.Карибского, Е.Лавлера, А.В.Мозгалевского, Ю.Ф.Мухопада, С.П.Ксендза, В.Д.Кудрицкого, О.И.Осипова, П.П.Пархоменко, Е.С.Согомоняна, Ю.С.Усынина и многих других ученых.
Внедрение на производстве современных информационных технологий, в частности, экспертных систем (ЭС), позволит в значительной степени автоматизировать технологический процесс наладки оборудования. Значительный вклад в развитие теории экспертных систем внесли работы С.Н.Васильева, Т.А.Гавриловой, П.Джексона, Л.В.Массель, В.М.Надточия, С.В.Назарова, С.Осуги, Э.В.Попова, Д.А.Поспелова, Д.Уотермена, Ф.Форсайта, Д.Элти и других ученых.
В связи с этим разработка и исследование автоматизированной системы управления технологическим процессом наладки электрооборудования электровоза, основанной на применении логических методов технической диагностики и технологии экспертных систем, является актуальной научно-технической задачей.
Объектом исследования является технологический процесс наладки сложного электрооборудования электровоза.
Предметом исследования являются методы разработки интеллектуальных диагностических систем для поиска и устранения неисправностей электрооборудования.
Цель работы и основные направления исследований
Целью диссертационной работы является создание автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) наладки электрооборудования электровоза переменного тока, повышающей эффективность процесса поиска неисправностей и организации ремонта электрооборудования.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
проанализировано современное состояние систем и методов диагностирования электрооборудования, а также приходящихся на долю электрооборудования неисправностей в электровозах переменного тока;
на основании анализа методов поиска неисправностей предложен новый логический метод диагностирования электрооборудования;
опираясь на предложенный логический метод диагностирования, были разработаны новые алгоритмы технического диагностирования электрооборудования электровоза;
руководствуясь разработанными алгоритмами технического диагностирования, были предложены структуры баз знаний экспертных систем для поиска неисправностей электрооборудования электровоза;
на основе предложенных структур баз знаний были разработаны локальные экспертные системы с последующей интеграцией их в АСУ ТП наладки электрооборудования электровоза переменного тока.
Методы исследования
Для решения вышеприведенных задач применялись математический аппарат булевой алгебры, технологии разработки экспертных систем, методы экспериментального исследования.
Все теоретические положения данной научной работы прошли экспериментальную проверку при наладке электрооборудования электровозов переменного тока.
Научная новизна и положения, выносимые на защиту
впервые предложенный логический многошаговый метод диагностирования с учетом характеристик доступности, отличающийся от известных методов половинного деления правилами выбора первой проверки в объекте диагностирования;
разработанные на основе предложенного метода логические алгоритмы технического диагностирования электрооборудования электровоза, в том числе: двигателя постоянного тока последовательного возбуждения, асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, электропривода постоянного тока с системой управления;
структуры баз знаний, разработанные применительно для поиска и устранения неисправностей электрооборудования электровоза;
полученные формализованные представления баз знаний для поиска и устранения неисправностей электрооборудования электровоза, позволяющие реализовать экспертные системы в различных инструментальных средах;
разработанные базы знаний для диагностирования электрооборудования электровоза;
создана АСУ ТП наладки ЭО, интегрирующая экспертные системы для диагностирования и организации ремонта электрооборудования электровоза.
Практическая ценность
Разработанная АСУ ТП наладки ЭО позволяет существенно сократить время поиска неисправностей электрооборудования электровоза переменного тока по сравнению с традиционными методами поиска и устранения неисправностей.
Реализация и внедрение результатов работы
Созданный интеллектуальный диагностический комплекс, входящий в АСУ ТП наладки ЭО, использован в «Иркутском депо по ремонту локомотивов» для диагностирования и организации ремонта электрооборудования локомотивов серии ВЛ85.
Апробация работы. Диссертационные исследования и выводы обсуждались: на Всероссийских научно-практических конференциях с международным участием «Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири» в Иркутском государственном техническом университете в 2009-2012 гг., г. Иркутск; на VII Всероссийской научно-практической конференции аспирантов и студентов «Инноватика-2011» в Томском Государственном Университете, г. Томск, 2011 г.; на Международной научно-практической конференции аспирантов и студентов «Современные инновации в науке и технике» в Юго-Западном Государственном Университете, г. Курск, 2011 г.; на семинарах кафедры «Электропривод и электрический транспорт» Иркутского государственного технического университета в 2009-2013 гг.
Личный вклад
Результаты исследований, составляющие научную новизну и выносимые на защиту, получены лично автором. В совместных публикациях результатов исследований автору принадлежат: логический метод диагностирования электрооборудования (многошаговый метод с учетом характеристик доступности); разработка алгоритмов диагностирования электрооборудования и баз знаний экспертных систем электрооборудования электровоза. Также лично автором проведены экспериментальные исследования интеллектуального диагностического комплекса.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 10 работ, из них 3 в журналах, рекомендованных ВАК РФ для опубликования научных результатов диссертаций. В работах с соавторами соискателю принадлежит 50 % результатов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 119 наименований и 2 приложений, содержащих тексты примеров разработанных экспертных систем. Основная часть диссертации содержит 136 страниц текста, 39 рисунков, 12 таблиц.
Похожие диссертации на Автоматизированная система управления технологическим процессом наладки электрооборудования электровоза
